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Negli ultimi anni, Con i rapidi progressi della tecnologia di stampa 3D , la produzione additiva di materiali metallici è gradualmente diventata una questione focale nel campo della produzione industriale. I compositi della matrice metallica hanno ricevuto sempre più attenzione a causa delle loro buone proprietà meccaniche e delle prestazioni di elaborazione. In particolare, l'acciaio inossidabile, come materiale in lega che combina resistenza alla corrosione, resistenza meccanica ed efficacia in termini di costi, ha ricevuto un'attenzione diffusa per la sua fattibilità in Applicazioni di stampa 3d . Al momento, molte aziende in patria e all'estero hanno svolto lavori di ricerca correlati e hanno ottenuto alcuni risultati, ma le sue aree di applicazione devono ancora essere ulteriormente ampliate. Questo articolo effettuerà un'analisi approfondita della tecnologia principale, dei costi, degli scenari di utilizzo, delle sfide affrontate e delle tendenze future della stampa 3D in acciaio inossidabile.
Le stampanti 3D possono stampare direttamente in acciaio inossidabile?
Le stampanti 3D sono in grado di stampare l'acciaio inossidabile direttamente , ma richiedono l'uso di attrezzature per la stampa 3D in metallo di livello industriale, come quelle con tecnologie come DMLS, SLM, EBM e più. La stampante Media Home FDM è limitata dalla tecnologia e dai materiali per completare la stampa di acciaio inossidabile.
Le stampanti 3D ordinarie non possono stampare in acciaio inossidabile per i seguenti motivi:
- A livello tecnico, la più alta resistenza alla temperatura dei consumatori di plastica utilizzati in casa modellazione di deposizione fusa (FDM) Impinatori è solo di circa 250 ° C, rispetto a circa 1400 ° C in acciaio intax. Inoltre, la stampa in acciaio inossidabile richiede l'uso di fonti di energia ad altissima temperatura come laser e travi di elettroni, nonché un ambiente schermato a gas inerte, che può essere soddisfatto solo da apparecchiature di livello industriale.
- Dal punto di vista materiale, le stampanti ordinarie usano materiali di consumo di plastica, mentre stampa in acciaio inossidabile richiede speciali polvere di metallo sferico, come 316l, 17-4 ph. Ecc. ASTM F3184.
Requisiti del materiale chiave per la stampa 3D in acciaio inossidabile
| parametro | Valore standard | Rischio di non conformità |
|---|---|---|
| Dimensione delle particelle di polvere | 15-45μm | scarsa fluidità, stratificazione irregolare |
| sfericità | > 95% | aumento della porosità della stampa (> 0,5%) |
| contenuto di ossigeno | <0,1% (protezione del gas inerte) | materiale di abbracci, riduzione della resistenza del 30% |
| Gradi tipici | 316L 、 17-4ph 、 304l | i materiali non standard sono soggetti a guasti di stampa |
Quali sono le tecnologie tradizionali per la stampa 3D in acciaio inossidabile?
La stampa 3D in acciaio inossidabile è ampiamente utilizzata nella produzione di alto livello e il confronto delle tre tecnologie di livello industriale mainstream è la seguente:
1. DMLS (Sintering laser in metallo diretto)
- Principio tecnico: fibra ad alta potenza o Sinteri laser co₂ strato di polvere in acciaio inossidabile per strato per ottenere un legame metallurgico , spessore dello strato 20-50μm, accuratezza ± 0.05mm.
- Vantaggi: adatto a cavità interne complesse, semplice post-elaborazione, può essere utilizzato direttamente come parti funzionali.
- Applicazione: dispositivi medici (Guide chirurgiche, ecc.), Parti di motore automobilistico leggero.
- Limitazioni: costo elevato di attrezzature (circa $ 800.000/unità), tasso di utilizzo delle polveri dell'85%.
2. SLM (fusione laser selettiva)
- Principio tecnico: il laser scioglie completamente la polvere in acciaio inossidabile (ad esempio 316l) con una densità di> 99,5% e soddisfa gli standard dell'aviazione.
- Vantaggi: le proprietà meccaniche sono vicine ai forgiati e l'efficienza di più laser può essere migliorata del 50%.
- Applicazioni: aerospaziale (motori a razzo, ecc.), Energia (condutture del reattore nucleare, ecc.).
- Limitazioni: lo stress residuo è grande e il costo è aumentato del 20% a causa della necessità di un trattamento post-hip.
3. Binder Jettting
- Principio tecnico: modanatura di legante a spruzzo strato per strato, sinterizzato in argon a 1350 ° C, densità del corpo verde 96% - 99%.
- Vantaggi: riduzione dei costi del 40%, nessun supporto, adatto alla produzione di massa, velocità di stampa rapida.
- Applicazione: stampo industriale (inserti di stampi iniezione, ecc.), Decorazione architettonica (componenti artistici, ecc.).
- Limitazioni: restringimento della sinterizzazione del 20%, compensazione delle dimensioni, proprietà meccaniche dell'80% - 90% di parti SLM.
Guida al confronto e alla selezione della tecnologia
| parametri | dmls | slm | modanatura di iniezione di legante |
|---|---|---|---|
| densità | 99,2%-99,7% | 99,5%-99,9% | 96%-99% |
| precisione | ± 0,05mm | ± 0,1 mm | ± 0,3 mm (prima della sinterizzazione) |
| costo unitario | alto | molto alto | basso (vantaggio di produzione di massa) |
| scenari adatti | parti funzionali ad alta complessità | componenti chiave ad alte prestazioni | parti strutturali semplici di grande volume |
| Requisiti di post-elaborazione | sandblasting/lavorazione | Pressatura isostatica calda + lavoratura | degraesing + sintering + finitura |
DML e SLM Technologies si concentrano su parti di precisione ad alte prestazioni , mentre lo stampaggio di iniezione di leganti è più adatto alla produzione di massa a basso costo. Le aziende devono scegliere la soluzione migliore in base ai requisiti di prestazione delle parti, al budget e alla scala di produzione.
Le stampanti 3D possono maneggiare "filo in acciaio inossidabile"?
stampanti 3d home non possono stampare materiali in acciaio inossidabile reale . I "filamenti in acciaio inossidabile" sul mercato, come il PLA in metallo e il filamento in acciaio inossidabile, sono sostanzialmente materiali compositi contenenti riempitivi di plastica e metallo, utilizzati principalmente per la decorazione o la produzione di modelli a bassa resistenza e le prestazioni di parti stampate in acciaio inossidabile di livello industriale sono abbastanza diverse.
1. Caratteristiche del filo composito metallico
Proprietà ingredienti
Circa l'80% dei materiali di consumo è PLA/petg plastica , 20% in polvere in acciaio inossidabile, ecc. La sua resistenza alla tensione è solo 80-110MPA (puro piatta da 60 giri, in acciaio inossidabile) e in acciaio inossidabile), ecc. - 20 (HRC in acciaio inossidabile 30 - 45). Funzionalmente, è quasi non conduttivo (resistività> 10⁶Ω ・ m, acciaio inossidabile 7 × 10⁻⁷Ω ・ m), conducibilità termica 0,2 W/m ・ K (acciaio inossidabile 15 W/m ・ K), resistenza alla temperatura <80 ° C (acciaio inossidabile>). 500 ℃）。
punti di stampa e risultati finiti
Per utilizzare una stampante FDM, L'ugello deve essere sostituito con acciaio temperato o rubino (per evitare che la polvere di acciaio inossidabile) e la temperatura di stampa dovrebbe essere aumentata a 210 - 230 ° C (normale Pla 190 - 210 ° C). Il prodotto finito ha una sensazione metallica opaca, che richiede il post-trattamento per avere una lucentezza metallica e il legame interstrato è scarso, facile da rompere e non resistente ai carichi meccanici.
confronto con la stampa 3D in acciaio inossidabile reale
| Funzionalità | metallico metallico (FDM) | Stampa 3D in acciaio inossidabile di grado industriale (SLM/DMLS) |
|---|---|---|
| materiale natura | plastica + miscela in polvere in metallo | 100% in acciaio inossidabile (come 316L, 17-4ph) |
| resistenza alla trazione | 80-110MPA | 500-800MPA |
| Resistenza alla temperatura | <80 ° C | > 500 ° C |
| conducibilità elettrica/termica | no | Sì |
| costo | filo $ 30-50/kg | Equipaggiamento 500.000+, polvere 500.000+, polvere 80-150/kg |
3. Scenari applicabili e promemoria di consumo
scenari applicabili
Può essere usato come modello decorativo, come gioielli, oggetti di scena e modelli architettonici; Strutture a basso carico senza carico, come staffe di visualizzazione e set di ingranaggi; Viene utilizzato per gli esperimenti di post-trattamento di superficie per simulare la consistenza del metallo.
trappole di consumo
I commercianti usano "filo in acciaio inossidabile" per fuorviare i consumatori e coprire l'essenza della plastica; forza esagerata, la cosiddetta "resistenza al grado metallico" è solo del 30%-50% superiore al PLA; È implicito che può essere utilizzato per le parti meccaniche, ma non può effettivamente sostituire le parti funzionali metalliche.
4. Soluzioni per parti metalliche funzionali
Se hai bisogno di parti metalliche funzionali, è possibile esternalizzare a un fornitore di servizi professionali e stamparle con la tecnologia SLM/DMLS, con un singolo costo di 100 - 500 yuan (a seconda del grado di complessità); I metalli a bassa eliminazione (ad es. Leghe di stagno) possono anche essere cast a freddo nelle stampi per resina da stampa 3D domestici, ma con precisione e resistenza limitate.
Quando si acquistano "materiali di consumo in metallo", i consumatori dovrebbero controllare la scheda tecnica dei materiali (MSD) per confermare il contenuto di polvere di metallo e i parametri delle prestazioni per evitare di essere ingannati. Le stampanti 3D domestiche non possono stampare l'acciaio inossidabile vero e se è necessaria le prestazioni in metallo, è richiesta la tecnologia di stampa 3D in metallo di livello industriale.
Quanto costa la stampa 3D in acciaio inossidabile?
The costo della stampa 3D in acciaio inossidabile varia in modo significativo a seconda del percorso tecnologico. Prendendo un componente da 100 mm³ (circa delle dimensioni di palme) come esempio, la struttura dei costi e l'efficacia in termini di soluzioni diverse sono i seguenti:
1. Costo di stampa 3D in metallo industriale
;- Ammortamento delle apparecchiature: in base all'ammortamento a 5 anni e al tasso di utilizzo del 70% di $ 1 milione di attrezzature, il costo è di circa 120-200 yuan;
- polvere in acciaio inossidabile: il prezzo unitario della polvere 316l è di 80-150 yuan /kg, il materiale delle parti è di circa 0,2 kg e il costo è di 16-30 yuan;
- Post -elaborazione: 80 - 150 yuan per finitura dell'anca e CNC, lucidatura superficiale, ecc.;
- Costi di manodopera e gas: consumo di argon e funzionamento del tecnico Costa 50 - 100 yuan.
- Adatto a componenti funzionali ad alta precisione come giunti aerospaziali, impianti medici.
Binder Jetting Technology
Il costo di un singolo pezzo è di 200-300 yuan e può essere ridotto a 150 yuan / pezzo in produzione di massa.
- Ammortamento dell'attrezzatura: costo dell'attrezzatura di 500.000 dollari USA, costo diluibile della produzione di massa, circa 50-80 yuan per un singolo pezzo;
polvere e legante: il prezzo unitario dei materiali è di 40 - 60 yuan / kg, il materiale utilizzato in parti è di circa 0,3 kg e il costo è di 12-18 yuan; < / li> - Costo di sinterizzazione: 1350 ° C Consumo di energia dell'energia Argon e Struttura di supporto Costo di smantellamento 70 - 120 yuan;
- Post-trattamento: il trattamento di sabbia e impregnazione costa 30-50 yuan.
- È adatto per la produzione di massa di semplici parti strutturali, come cassaforma industriali e parti di decorazione architettonica.
2. COST di un piano "pseudo-metal" di casa
Viene utilizzatofilo composito metallico (processo FDM) e il costo unitario è di 50 - 80 yuan, che è adatto solo per la prototipazione dell'aspetto.
- Costo del filo: il prezzo unitario di "acciaio inossidabile" PLA Wire dell'asta è di 30 - 50 yuan /kg, il materiale utilizzato per le parti è di circa 0,1 kg e il costo è di 3 - 5 yuan;
- Perdita di attrezzatura: aumento dell'usura degli ugelli in acciaio e aumento del motore, perdita di 10-20 yuan;
- Post -elaborazione: elettroplazione, pittura per simulare la consistenza metallica, il costo è 40-60 yuan.
Tuttavia, queste parti sono solo 1/8 della resistenza dell'acciaio inossidabile reale e possono resistere a temperature inferiori a 80 ° C, rendendole inadatte per applicazioni portanti, ad alta temperatura o elettricamente conduttiva.
3. Guida al confronto e alla selezione dei costi
| Soluzione tecnica | costo unitario | quantità minima dell'ordine | Proprietà meccaniche | Scenari adatti |
|---|---|---|---|---|
| DMLS/SLM Industrial Grade | 1 pezzo | 500-800MPA | parti funzionali chiave, impianti medici personalizzati | |
| Binder jetting | 300 | 10 pezzi + | 300-450MPA | stampi batch, parti decorative |
| filo metallico domestico | 1 pezzo | 80-110MPA | Prototipo di aspetto, modello di visualizzazione |
4. Strategie pratiche per ridurre i costi
Ottimizzazione del design: riduzione del peso del 30% e risparmio sui costi dei materiali del 20% attraverso l'ottimizzazione della topologia; Ridurre le strutture con un angolo di inclinazione inferiore a 45 °, riducendo le strutture di supporto e i costi di post-elaborazione.
Produzione di massa: la tecnologia del getto di Binder produce più di 10 pezzi e il prezzo unitario può essere ridotto del 30%; Scegli servizi di noleggio di attrezzature industriali condivise come xometria e protolab per ridurre gli investimenti delle attrezzature.
Sostituzione domestica: il prezzo unitario della polvere nazionale 316L è ridotto a 60 yuan/kg (importato più di 100 yuan); Il costo di approvvigionamento delle apparecchiature domestiche come Huashu Hi-Tech è inferiore del 40% a quello delle importazioni.
5. Confronto di casi effettivi
Prendi un ingranaggio in acciaio inossidabile con un diametro di 50 mm e uno spessore di 10 mm come esempio:
- SOLUZIONE DMLS: 420 RMB/pezzo (incluso il trattamento dell'anca e lucidatura), durata di servizio 100.000 giri/min;
- Binder Jetting: quando la produzione di massa di 50 pezzi, il prezzo unitario è di 180 yuan / pezzo e la durata di servizio è di 30.000 giri / min;
- Stampa del filo domestico: 70 yuan / pezzo, il dente è rotto dopo aver eseguito 500 giri / min.
Nel complesso, la soluzione di livello industriale è adatta per le esigenze ad alte prestazioni e il filo "pseudo-metallo" familiare è solo per l'aspetto. Quando i budget sono limitati e sono necessarie proprietà in metallo, la tecnologia di getto di legante può essere utilizzata per la produzione di massa o la lavorazione in outsourcing di componenti complessi.
; larghezza = "900" altezza = "600">Quali industrie hanno applicato la stampa 3D in acciaio inossidabile?
La stampa 3D in acciaio inossidabile è stata commercializzata in molti settori a causa dei suoi vantaggi unici e i seguenti sono alcuni campi tipici:
1. Aerospace: leggero e alte prestazioni
Case in punto: l'acciaio inossidabile NAS 4130 per le linee di combustibile additive GE è stata stampata DML, la topologia ottimizzata per una riduzione del peso del 40% e ha superato il test della pressione di scoppio della NASA superiore a 50 MPA.
Vantaggi: 20 parti sono integrate, riducendo il rischio di perdite di saldatura; Resistenza alla temperatura a 650 ° C; Costi ridotti del 30% e tempi di ciclo da 12 settimane a 3 settimane.
2. Impianto medico: biocompatibilità e osteosopintegrazione
Caso in punto: EOS ha realizzato un impianto ortopedico poroso 316L con SLM con porosità al 65%, dimensione dei pori 300 - 800μm, modulo elastico 3 - 4GPA, spazio FDA 510K.
Vantaggi: promuove la crescita delle cellule ossee e riduce i tempi di guarigione del 40%; CT/MRI compatibile, nessun manufatti in lega di titanio; La micro-texturing laser inibisce l'attaccamento batterico del 90%.
3. Equipaggiamento energetico: percorsi di flusso resistenti alla corrosione e complessi
Case in punto: Siemens utilizza SLM per stampare una camera di combustione a turbina a gas fatta di materiale a gradiente 625/316L con canali di raffreddamento conformi a 0,8 mm e una resistenza ad alta temperatura di 980 ° C.
Vantaggi: 50% Miglioramento dell'efficienza di raffreddamento e durata della turbina estesa a 80.000 ore; Riduzione del 15% delle emissioni di NOX; Il costo è inferiore del 25% rispetto a $ 12.000 per unità.
4. Gioielli di fascia alta: personalizzazione e innovazione materiale
Caso: l'anello ibrido in acciaio senza stana dorata 18K è stampato contemporaneamente da DML con una resistenza al legame di interfaccia di 200mpa per risolvere la delaminazione di metalli diversi.
Vantaggio: sollievo openwork 0,1 mm (non possibile con la tradizione); Riduzione del 70% dei costi materiali (riduzione del 90% del consumo d'oro); Riscaldamento a gradiente sotto gas inerte per prevenire la segregazione in ferro d'oro.
5. Automobile Manufacturing: leggero e integrazione funzionale
Case in punto: le pinze dei freni di corse elettriche in acciaio inossidabile da 17 - a 4 ph di Porsche realizzate in SLM hanno una resistenza alla snervamento H900 di 1.300 milioni dopo il trattamento termico, che è più leggero del 20% rispetto alla lega di alluminio.
Vantaggi: canale idraulico integrato e slot sensore, 15 parti di montaggio in meno; La resistenza alla temperatura e all'usura delle pastiglie dei freni è aumentata di 3 volte; Produzione su piccola scala dal 2023.
Confronto delle applicazioni del settore e indicatori tecnici chiave
| Industria | Requisiti core | Processo preferito | Grado materiale | Requisiti di precisione |
|---|---|---|---|---|
| aerospace | resistenza leggera/alta temperatura | dmls/slm | NAS 4130、316L | ± 0,05mm |
| medico | Biocompatibile/Struttura porosa | slm | 316l 、 304l | ± 0,1 mm |
| energia | Resistenza alla corrosione/canale di flusso complesso | slm+ebm | 316L 、 17-4ph | ± 0,2 mm |
| gioielli | texture fine/materiali eterogenei | dmls | 316L+metalli preziosi | ± 0,03mm |
| automobilistico | alta resistenza/integrazione funzionale | slm | 17-4ph 、 15-5ph | ± 0,1 mm |
Come risolvere i difetti delle prestazioni delle stampe in acciaio inossidabile?
La stampa 3D in acciaio inossidabile è influenzata dal processo e le parti stampate sono soggette a difetti come porosità, ruvidezza superficiale, stress residuo, ecc. E possono essere migliorate con l'aiuto della tecnologia post-processione per soddisfare le applicazioni industriali. Lo schema specifico è il seguente:
1. Gestione dei difetti interni
- Pressing isostatico a caldo (anca): elaborato a 1120 ° C, argon da 100 milioni per 4 ore, usando deformazione plastica e saldatura di diffusione per eliminare la porosità. Può ridurre la porosità dallo 0,5% a meno dello 0,02% (secondo ASTM F3055), in modo che la durata a fatica del materiale 316L possa essere aumentata da 10⁵ cicli a 10⁶ cicli e il costo è di circa 80-150 yuan/kg, pari al 20% - 30% del costo della parte totale.
- Ricotta a vuoto: tieni premuto a 900 - 1050 ° C per 2 ore e fresco a temperatura ambiente a meno di 5 ° C/min per rilasciare più del 90% dello stress residuo, ridurre il rischio di deformazione e aumentare l'allungamento del materiale dal 15% al 30%.
2. Qualità superficiale migliorata
- Elettropoling: acido fosforico al 30% e elettrolita misto di acido solforico al 5% a 50 - 70 ° C, 20-50 A/DM² Densità di corrente per 5-15 minuti, riducendo la rugosità superficiale RA da 12 μm a 0,8 μM (ASTM B912 grado medico) e estendendo il tempo di resistenza al corrosione da 48 ore in sale.
- Sandblasting Mechanical Polishing: sabbiatura con perle di vetro da 50 a 100 μm a una pressione di 0,3 - 0,5 MPA per rimuovere la polvere attaccata e quindi macinare con 800 - 1200 mesh CNC Diamond al diamante a specchio (ra <0.1 μm) e alloggio e cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - alloggio e cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - alloggio e cibo - cibo - cibo - cibo - cibo - cibo.
3. Miglioramento funzionale significa
- Rivestimenti per la deposizione di vapore fisico (PVD): i rivestimenti di stagno possono essere depositati per la durezza superficiale fino a HV 2400 e un coefficiente di attrito fino a 0,15, mentre i rivestimenti di craln sono resistenti alla temperatura a 900 ° C per i componenti ad alta temperatura. È richiesto un rivestimento da 2 a 5 μm a un livello di vuoto di <5 × 10⁻³pa, una corrente target di 80 - 120 A e una corrente target di 400 - 500 ° C con una forza di legame superiore a 80 N (secondo ISO 26443).
- REMELTING SUPERFICIE LASER (LSR): un laser ad alta energia scansiona la superficie due volte, formando uno strato microcristallino denso con grani inferiori a 1 μm, aumentando la durezza superficiale da HV 200 a HV 400 e aumentando la resistenza all'usura di un fattore di 4 (secondo il test ASTM G65 Abrasion).
4. Precisione del metodo di riparazione
- MACCHING CNC (CNC) Finitura : strumenti in carburo per laalpantina Strumenti CBN per la finitura con una rimozione di stock di 0,05 - 0,1 mm, garantendo una precisione di ± 0,01 mm, ad un costo del 15% - 25% del costo di produzione totale.
- Algoritmo di calibrazione adattiva: ottenere dati attraverso la scansione 3D con un'accuratezza di ± 5μm ed eseguire 0,1 ° - 0,5 ° pre -twiting del modello CAD in base alla legge sulla deformazione del processo SLM per generare un percorso di lavorazione compensata e migliorare l'accuratezza dimensionale.
5. Guida alla selezione della soluzione di post-elaborazione
| Tipo di difetto | tecnologia post-elaborazione preferita | Seconda scelta | alternativa sensibile ai costi |
|---|---|---|---|
| pori interni | hip + ricottura del vuoto | Sintering ad alta temperatura (getto di legante) | Nessuno (non compromesso) |
| rugosità superficiale | lucidatura elettrolitica + cnc | sandblasting + passivazione chimica | lucidatura manuale (ra> 3μm) |
| bassa durezza | rivestimento PVD | tempra laser | TRATTAMENTO NITRIDURA (HV 800) |
| Deviazione dimensionale | Finitura CNC + calibrazione adattiva | Machining Electrospark (EDM) | saldatura di riparazione selettiva + macinazione |
casi tipici
- Collettore idraulico aeronautico (materiale 17 - 4 ph): porosità 0,3% dopo stampa SLM, superficie RA 15μm dopo la stampa. Dopo l'anca (1100 ° C/100 MPA), l'elettropoling e il rivestimento di stagno, è certificato AS9100D e ha una durata di oltre 100.000 cicli.
- Pinza chirurgica medica (materiale 316L): il tasso di adesione batterica sulla superficie non è all'altezza dello standard. Dopo il ricorso laser (RA 0,4μm) combinato con l'impianto di ioni, il tasso antimicrobico supera il 99,9%ed è certificato FDA 510 (k).
Con un processo "stampa-and-e-finish ben pianificato, le prestazioni complessive delle stampe 3D in acciaio inossidabile possono corrispondere o addirittura superare quelle della produzione tradizionale. Soprattutto in settori di alto valore come aerospaziale e medico, sebbene i costi di post-elaborazione rappresentano il 40% al 60%, è indispensabile garantire la qualità del prodotto. Con l'implementazione dello standard post-elaborazione ISO/ASTM 52928, la produzione additiva in acciaio inossidabile accelererà verso la produzione su larga scala.
Riepilogo
Le stampanti 3D sono pienamente in grado di stampare acciaio inossidabile , ma devono fare affidamento sulla tecnologia dei laici in metallo in metallo industriale (come SLM, DMLS), che usa i Laser High-Energy per fusi per strato per ottenere uno stampaggio ad alta precisione di parti strutturali complesse. Le sue proprietà meccaniche possono raggiungere oltre il 90% dei conflitti tradizionali ed è stato applicato con successo a campi di fascia alta come componenti aerospaziali leggeri, impianti medici porosi e attrezzature resistenti alla corrosione energetica. Sebbene attualmente affronti sfide come alti costi di attrezzature (oltre 500.000 dollari per unità) e complessi processi di post-elaborazione, con la divulgazione delle apparecchiature domestiche, la standardizzazione dei materiali in polvere e l'ottimizzazione dei processi di intelligenza artificiale, la stampa 3D in acciaio inossidabile si sta spostando dalla produzione di prototipi alla produzione di massa su larga scala. Nei prossimi cinque anni, si prevede che raggiungerà una svolta di una riduzione dei costi di oltre il 30% nel settore automobilistico, di costruzione e di altri campi e rivoluzionando completamente la catena dell'industria manifatturiera dei metalli.
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FAQs
1. Tutte le stampanti 3D possono stampare in acciaio inossidabile?
NO. Solo le stampanti 3D in metallo in metallo di livello industriale (come quelle che utilizzano la tecnologia SLM (fusione selettiva laser) o DML (Sintering del laser in metallo diretto)) possono stampare in acciaio inossidabile. Tale attrezzatura utilizza laser ad alta energia o travi di elettroni per fondere la polvere in acciaio inossidabile (come 316L, 17-4ph), mentre le normali stampanti FDM domestiche non possono raggiungere il punto di fusione dell'acciaio inossidabile (circa 1400 ° C) e non ha un ambiente di protezione del gas inerte. Possono stampare solo filamenti di plastica contenenti riempitivi in metallo e non possono ottenere parti funzionali in acciaio inossidabile reali.
2. Quali materiali speciali sono necessari per stampare in acciaio inossidabile?
DEVONO ESSERELe polveri sferiche in acciaio inossidabile di 15-45 μm che soddisfano gli standard del settore devono essere utilizzati (ad esempio 316L deve soddisfare ASTM F3184). La polvere deve avere un'elevata sfericità (> 95%) e un basso contenuto di ossigeno (<0,1%) per garantire una buona fluidità durante la stampa ed evitare l'ossidazione di abbracci. I fili di metallo ordinari (come "PLA in acciaio inossidabile") sono essenzialmente miscelati in plastica con polveri in metallo, con una resistenza inferiore a 1/8 di quella di acciaio inossidabile reale e sono adatti solo a scopi decorativi.
3. Le parti stampate in 3D in acciaio inossidabile possono essere utilizzate negli scenari industriali?
Assolutamente! Parti stampate in 3D in acciaio inossidabile di livello industriale hanno superato molte certificazioni internazionali e sono state presentate in pratica. Ad esempio, l'ugello del combustibile in acciaio inossidabile 316L di GE Additive prodotto utilizzando la tecnologia SLM ha superato la certificazione dell'aviazione NAS 4130 ed è stato utilizzato con successo nei motori Leap, ottenendo una riduzione del peso del 40% e un aumento di 5 volte della durata della vita; Nel campo medico, gli impianti ortopedici porosi di EOS (65% di porosità) sono stati approvati dalla FDA per promuovere la crescita delle cellule ossee e abbreviare il ciclo di recupero. Dopo la pressatura isostatica calda (anca) e la lucidatura elettrolitica, le parti stampate hanno una resistenza alla trazione di 500-800 MMPA e resistenza alla corrosione equivalente alle parti forgiate, incontrando completamente scenari ad alta richiesta come energia e aerospaziale.
4. Il costo della stampa 3D in acciaio inossidabile è così alto che è difficile da diffondere?
Sebbene il costo sia più elevato, è stato significativamente ridotto e continuamente ottimizzato. Il costo di un'unica parte di livello industriale è di circa 200-500 (incluso il post-elaborazione), come i componenti del motore SuperDraco di SpaceX, che integrano 18 parti in 1 tramite la tecnologia DMLS e il costo totale è ridotto del 30%. Tecnologia di getto di legante nella produzione di massa, un singolo pezzo può essere premuto a meno di $ 150 (ad esempio stampi industriali). La divulgazione delle apparecchiature domestiche (come BLT) e dei sistemi di polvere aperta dovrebbe ridurre il costo completo di un altro 30% nel 2025 e la divulgazione accelererà in futuro nei campi delle automobili e delle costruzioni.
